Тестирование и отладка программ
Тестирование и отладка написанной программы являются содержанием четвёртого этапа разработки ПО.
Тестирование – выполнение программы с целью обнаружения наличия ошибок.
Тест – совокупность специально подобранных исходных данных и соответствующих им результатов расчетов (как промежуточных, так и окончательных).
Отладка – выполнение программы с целью локализации, диагностики и исправления ошибок.
Причины возникновения ошибок:
некорректность текста (синтаксические ошибки);
некорректность компоновки (ошибки редактирования);
некорректность данных (семантические ошибки);
некорректность алгоритма (семантические ошибки).
Синтаксические ошибки проявляются на этапе компиляции (система программирования выводит сообщение об ошибке и указывает место в программе, содержащее ошибку).
После компиляции следует компоновка программы, при которой могут быть ошибки редактирования (неправильное использование подключаемых модулей).
Семантические ошибки могут проявляться как на этапе выполнения программы (до её завершения), так и после выполнения программы. К первым относятся такие ошибки, как, например, деление на ноль, выход за границы диапазона, нехватка памяти и т.п. О них выводится сообщение компилятором, что облегчает исправление. Семантические ошибки второго типа находить и исправлять гораздо сложнее, так как компилятор их не может найти (они связаны с погрешностями самого алгоритма).
Для поиска этих ошибок используются различные специальные приёмы. Они основаны на получении дополнительной информации о ходе вычислительного процесса.
Некоторые из этих приёмов:
Слежение:
трассировка – построчное выполнение программы (клавиши F7, F8 в Turbo Delphi, Lazarus);
математическое слежение – контроль за изменением значений определенных переменных в процессе расчёта (подсказки при наведении курсора на идентификатор при трассировке).
Печать в узлах – вывод значений заданных переменных в узловых точках программы (разветвление или схождение алгоритма, точки входа и выхода из подпрограммы и др.).
Прокрутка – вывод значений всех переменных, используемых в программе после выполнения каждого оператора в программе.
Лекция 6. Вычислительные комплексы и сети
Обработка информации при помощи ЭВМ развивается по двум направлениям:
с использованием вычислительных комплексов;
с использованием вычислительных сетей.
Вычислительные комплексы служат для повышения производительности и надежности обработки информации. Они объединяют несколько ЭВМ, территориально расположенных в одном месте, и делятся на два типа:
многомашинные комплексы (несколько самостоятельных ЭВМ, в том числе и резервных, объединенных общим управлением);
многопроцессорные комплексы (несколько процессоров, работающих с одной общей памятью с различными возможными типами доступа к ней).
Использование вычислительных комплексов позволяет разделить поставленную задачу на несколько подзадач (если это позволяет сама задача) и решать их параллельно.
Вычислительная или компьютерная сеть (КС) – это совокупность ПО и компьютеров, соединенных с помощью каналов связи и специального сетевого оборудования (см. далее) в единую систему для распределённой обработки данных.
Компьютерные сети могут классифицироваться по разным критериям. Например, по территориальному признаку, т.е. по масштабу охвата территории, сети делят на локальные (LAN – Local Area NetWork), региональные (MAN – Metropolia Area NetWork) и глобальные (WAN – Wide Area NetWork):
- локальные сети, как правило, размещаются в одном здании или на территории одного предприятия (примером локальной сети является локальная сеть в учебном классе);
- региональные сети объединяют несколько предприятий или город (примером сетей такого типа является сеть кабельного телевидения);
- глобальные сети охватывают значительную территорию, часто целую страну или континент, и представляют собой объединение сетей меньшего размера (примером глобальной сети является сеть Интернет).
Информация в сети передаётся по каналам связи, которые могут быть:
кабельными каналами (телефонный кабель, витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель);
радиоканалами.
Для подключения к сети используется специальное оборудование - устройства сопряжения, предназначенные для согласования сигналов внутреннего интерфейса ЭВМ с сигналами сети:
модемы (при подключении через телефонную сеть);
сетевые адаптеры (при подключении к одному каналу);
мультиплексоры (при подключении к нескольким каналам),
Компьютерные сети используются в следующих целях:
совместного использования ресурсов (данных, оборудования, программ);
обеспечения надёжного хранения данных (в разных местах);
для передачи данных между удалёнными друг от друга пользователями.
Взаимодействие в КС происходит по определенным правилам – протоколам, которые обеспечивают подключение к сети разнотипных ЭВМ с различными ОС.
Основные характеристики компьютерных сетей:
скорость передачи (бит/с);
достоверность передачи информации (количество ошибок/знак);
надёжность (среднее время безотказной работы в сетях).
Компьютеры сети могут быть серверами и клиентами (рабочими станциями).
Сервер – компьютер, обеспечивающий пользователей сети ресурсами (оборудованием, данными и программами, выполняющими задания пользователей). Серверы могут быть файловыми (предназначены для хранения и обработки большого объема данных для всех пользователей), выделенными (на них устанавливается общая сетевая ОС и общие внешние устройства – принтеры, модемы, винчестеры т.п.), а также – одновременно файловыми и выделенными.
Клиент – компьютер, через который пользователь получает доступ к сети.
Компьютеры, объединенные в локальную сеть, физически могут располагаться различным образом. Однако порядок их подсоединения к сети определяется топологией – усредненной геометрической схемой соединений узлов сети.
Наиболее распространенными топологиями локальных сетей, в которых передающей средой является кабель, являются: кольцо, шина, звезда (рисунки 14, 15 и 16).
Топология кольцо предусматривает соединение узлов сети замкнутым контуром и используется для построения сетей, занимающих чаще всего сравнительно небольшое пространство. Выход одного узла сети соединяется с входом другого. Информация по кольцу передаются от узла к узлу в одном направлении. Каждый промежуточный узел ретранслирует посланное сообщение. Принимающий узел распознает и получает только адресованное ему послание.
Последовательная организация обслуживания узлов сети снижает ее быстродействие, а выход из строя одного из узлов может привести к нарушению функционирования кольца (при отсутствии дополнительного контура).
Рисунок 14 - Топология кольцо
При топологии шина узлы подключены к одной передающей линии - шине. Они передают свои сообщения по очереди в режиме распределенного по времени интерфейса. Сообщение от каждого узла распространяется по шине в обе стороны. Оно поступает на все узлы, но принимает его только тот узел, которому оно адресовано. Узлы не ретранслируют сообщение, поэтому выход из строя одного узла не приводит к нарушению функционирования сети. Производительность сети зависит от количества узлов в сети (при увеличении количества узлов она уменьшается), так как в каждый момент времени передачу может вести только один узел.
Рисунок 15 - Топология шина
При топологии звезда все устройства сети связаны с центральным узлом, который ретранслирует, коммутирует и маршрутизирует (находит путь от источника к приёмнику) все передаваемые данные. В качестве центрального узла может выступать либо концентратор (hub), который передаёт сообщение широковещательно (на все узлы), а воспринимает его только узел - приёмник, либо - коммутатор (switch), который передаёт сообщение только приёмнику (за счет чего повышается пропускная способность).
Данная топология значительно упрощает взаимодействие узлов сети друг с другом, но в то же время работоспособность локальной вычислительной сети зависит от надежности работы центрального узла.
Рисунок 16 - Топология звезда
При построении реальных вычислительных сетей используются эти топологии, а также их сочетания.